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专利号: 2020113292840
申请人: 季华实验室
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-12-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机器人双臂协调运动控制方法,应用于双臂机器人,所述双臂机器人包括主臂和从臂,所述从臂的末端工具设置有六维力传感器,所述六维力传感器用于测量所述从臂末端工具的三个轴向力和三个轴向的力矩;其特征在于,包括步骤:A1.获取所述主臂和从臂的运动学模型;

A2.获取所述主臂和从臂的坐标转换矩阵;

A3.获取所述主臂的运动轨迹;

A4.根据所述主臂和从臂的运动学模型、主臂和从臂的坐标转换矩阵以及从臂与主臂的运动约束关系,由所述主臂的运动轨迹计算所述从臂的运动轨迹;

A5.获取所述六维力传感器测得的接触力数据;

A6.根据所述从臂的末端位置和所述接触力数据计算被搬运物体的刚度;

A7.根据所述刚度和BP神经网络预测模型,获取自适应力控制参数;

A8.在控制所述从臂沿所述从臂的运动轨迹运动时,根据预设的期望接触力、测得的接触力数据和所述自适应力控制参数,采用基于位置的自适应力控制方法来修正从臂的实际运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的机器人双臂协调运动控制方法,其特征在于,步骤A3包括:获取待搬运物体的位置信息、尺寸信息和姿态信息;

获取目的地位置信息;

根据所述待搬运物体的位置信息、尺寸信息和姿态信息和目的地位置信息,规划所述主臂的运动轨迹。

3.根据权利要求1所述的机器人双臂协调运动控制方法,其特征在于,步骤A4中,根据以下公式计算由所述主臂的运动轨迹计算所述从臂的运动轨迹:其中, 表示主臂末端工具坐标系到工件坐标系的变换矩阵, 是 的逆矩阵, 表示从臂末端工具坐标系到工件坐标系的变换矩阵,  表示主臂坐标系到主臂末端工具坐标系的变换矩阵,  表示从臂坐标系到从臂末端工具坐标系的变换矩阵,  从臂坐标系到主臂坐标系的坐标系的变换矩阵。

4.根据权利要求3所述的机器人双臂协调运动控制方法,其特征在于,所述从臂与主臂的运动约束关系为 为常变换矩阵。

5.根据权利要求1所述的机器人双臂协调运动控制方法,其特征在于,步骤A8中,根据以下公式修正所述从臂的实际运动轨迹:其中, 为从臂运动轨迹修正量, 为自适应力控制器的期望惯性矩阵, 为自适应力控制器的期望阻尼矩阵, 为自适应力控制器的期望刚度矩阵, 为期望位置, 为实际位置, 为预设的期望接触力, 为六维力传感器测得的接触力数据, 为自适应力控制参数。

6.根据权利要求5所述的机器人双臂协调运动控制方法,其特征在于,步骤A8包括:把所述从臂运动轨迹修正量分解为位置修正量和姿态修正量;

根据以下公式修正从臂的位置:

其中,表示序列号,用来描述机器人在不同时刻的姿态, 是k时刻的位置,是k+1时刻的位置, 是k时刻的位置修正量;

根据以下公式修正从臂的姿态:

其中, 和 是增益参数, 为k时刻的姿态修正量, 是k时刻的姿态,为 +1时刻的姿态, 为k时刻的姿态修正量, 为转轴的轴向向量,为从臂绕所述向量 旋转的角度, 为向量 的反对称矩阵,  是 单位矩阵,表示机器人姿态。

7.一种机器人双臂协调运动控制装置,其特征在于,包括:第一获取模块,用于获取所述主臂和从臂的运动学模型;

第二获取模块,用于获取所述主臂和从臂的坐标转换矩阵;

第三获取模块,用于获取所述主臂的运动轨迹;

第一执行模块,用于根据所述主臂和从臂的运动学模型、主臂和从臂的坐标转换矩阵以及从臂与主臂的运动约束关系,由所述主臂的运动轨迹计算所述从臂的运动轨迹;

第四获取模块,用于获取所述六维力传感器测得的接触力数据;

第一计算模块,用于根据所述从臂的末端位置和所述接触力数据计算被搬运物体的刚度;

第五获取模块,用于根据所述刚度和BP神经网络预测模型,获取自适应力控制参数;

第二执行模块,用于在控制所述从臂沿所述从臂的运动轨迹运动时,根据预设的期望接触力、测得的接触力数据和所述自适应力控制参数,采用基于位置的自适应力控制方法来修正从臂的实际运动轨迹。

8.根据权利要求7所述的机器人双臂协调运动控制装置,其特征在于,所述第三获取模块在获取所述主臂的运动轨迹时,获取待搬运物体的位置信息、尺寸信息和姿态信息;

获取目的地位置信息;

根据所述待搬运物体的位置信息、尺寸信息和姿态信息和目的地位置信息,规划所述主臂的运动轨迹。

9.根据权利要求7所述的机器人双臂协调运动控制装置,其特征在于,所述第二执行模块,根据以下公式修正所述从臂的实际运动轨迹:其中, 为从臂运动轨迹修正量, 为自适应力控制器的期望惯性矩阵, 为自适应力控制器的期望阻尼矩阵, 为自适应力控制器的期望刚度矩阵, 为期望位置, 为实际位置, 为预设的期望接触力, 为六维力传感器测得的接触力数据, 为自适应力控制参数。

10.一种电子设备,其特征在于,包括处理器和存储器,所述存储器中存储有计算机程序,所述处理器通过调用所述存储器中存储的所述计算机程序,用于执行权利要求1-6任一项所述的机器人双臂协调运动控制方法。